7.9 : Atomun Kuantum-Mekanik Modeli

Bir elektronun parçacık-doğası ve dalga-doğasının ve dolayısıyla konumu ve hızının tamamlayıcı özellikler olduğunu hatırlayalım. Benzer şekilde, kinetik enerji hızın bir fonksiyonu olduğu için konum ve enerji de tamamlayıcı özelliklerdir. Bu nedenle, enerjisi iyi tanımlanmış bir elektron için konumu daha az kesin olarak bilinir.

Bunun yerine, elektronun konumu, belirli bir enerjide bir elektron bulma olasılığını haritalayan bir elektron olasılık yoğunluğu ile tanımlanır. Bu gösterimde, elektronun atomun çekirdeğine yakın olma ihtimali, çok uzak olma ihtimalinden daha yüksektir. Bir elektronun enerjileri ve olasılık dağılımı, elektronun hem dalga-doğasını hem de parçacık-doğasını bütünleştiren Schrӧdinger Denklemini çözerek matematiksel olarak elde edilir.

Burada, E elektronun gerçek enerjisidir, H matematiksel operatör ve psi bir dalga fonksiyonudur. Schrӧdinger Denklemini Çözmek birçok olası dalga fonksiyonunu verir. Bununla birlikte, elektron olasılık yoğunluğunu temsil eden ifade, dalga fonksiyonunun karesidir;psi-kare.

Noktaların yoğunluğu, elektronu belirli bir konuma yerleştirmenin birim hacim başına olasılığı ile orantılıdır. r'ye göre bir psi-kare grafiği bir atomda elektronun bulunma olasılığının en yüksek olduğu yeri gösterir. psi-kare değeri ne kadar büyükse, elektronu bulma olasılığı o kadar yüksek olur.

Bu özel harita, 1 elektrona sahip olan hidrojenin olasılık yoğunluğunu temsil etmektedir. Spesifik enerjiye sahip bir elektron bulma olasılığının en yüksek olduğu üç boyutlu bölgeye orbital denir. Orbitaller, kuantum sayılarının değerlerine bağlı olarak küreselden karmaşığa değişen farklı şekillere sahiptir.

Bu yörüngeler Bohr tarafından atom modelinde başlangıçta tanımlanan yörüngeler ile aynı değildir. Bohr'un modelinde yörüngeler belirli enerji seviyelerini temsil eder. Dolayısıyla, olasılıklara dayanan atomun kuantum mekaniği modeli, atomik yapının en güncel temsilidir.

Elektron olasılık yoğunluğunu çekirdeği çevreleyen bir elektron bulutu'olarak göstererek atomun daha doğru bir temsilini sağlar.